【正文】 連接。 D0~D7 分別與 P0^0~P0^7 連接。 LCD 模塊電路圖以及與單片機連接如圖 353 所示，其中滑動變阻器選用 10KΩ 圖 353 LCD 顯示模塊電路圖 Figure 353 The circuit of LCD display module 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 蜂鳴器報警模塊 當空氣中的有毒氣體濃度超過設(shè)定的值，蜂鳴器發(fā)出響聲，以示警告，起到報警的作用，此模塊電路圖如 361 所示。其中 BEEP 和單片機的 P0^0 連接。 圖 361 蜂鳴器報警電路圖 Figure 361 circuit of the buzzer alarm 門限值設(shè)置電路 各個場所對空氣中的有毒氣體濃度值限定的要求不一樣，所以這里我們添 加門限值調(diào)整部分，可以根據(jù)場所的要求來設(shè)定。按鍵 S1 是起切換顯示作用，按下 S1 可以顯示報警門限值，并且此時按下 S2 或 S3 鍵可以改變門限值的大小。 S4 是報警器關(guān)閉 /啟用模式的控制鍵，一般系統(tǒng)上電后就切換到啟用模式。四個電阻都是按鍵的上拉電阻。 第三章 硬件設(shè)計 20 圖 371 報警 門限值調(diào)節(jié)電路圖 Figure 371 The circuit of the alarm threshold value setting 本章小結(jié) 本章節(jié)介紹的是系統(tǒng)設(shè)計的硬件電路部 分，是本系統(tǒng)設(shè)計的重點部分。硬件電路圖的繪制和仿真是硬件電路焊接的基礎(chǔ)，可以提前了解模塊的理想狀況。這部分以單片機系統(tǒng)為中心，介紹了氣體傳感器模塊、 AD 轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、報警模塊等以及這些模塊和單片機的連接。同時，這部分的設(shè)計也為下面的程序設(shè)計指明了目標。 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 第四章 程序設(shè)計 在本論文中，主要解決的問題是檢測空氣中有毒氣體的濃度，轉(zhuǎn)換成電信號，通過LCD 液晶顯示。如果有毒氣體濃度值高于設(shè)定的濃度，則蜂鳴器發(fā)出報警聲，否則蜂鳴器不工作。程序也是按照以上要求設(shè)計的，采集信號， AD 轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處 理， LCD 顯示數(shù)據(jù)，判斷報警等。程序主流程圖如 41。 圖 41 系統(tǒng)程序整體流程 Figure 41 The overall process of the system AD 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計 AD 轉(zhuǎn)換程序的子流程圖如圖 42： 開始 程序初始化 設(shè)定報警門限值 AD 轉(zhuǎn)換，采集數(shù)據(jù) 采集的數(shù)據(jù) 報警門限值 蜂鳴器報警 YES NO 結(jié)束 第四章 程序設(shè)計 22 圖 42 AD 轉(zhuǎn)換流程圖 Figure 42 The flow chart of AD conversion AD 轉(zhuǎn)換實現(xiàn)非電信號到電信號的轉(zhuǎn)換，從而液晶顯示屏能夠顯示數(shù)據(jù)。在對氣體傳感器的輸出數(shù)據(jù)進行采集前，本設(shè)計先進行一次空采集，避免產(chǎn)生無效信息。 子程序為： // AD 采集函數(shù) void Befor_Once_AD() // 空采集數(shù)據(jù)，防止第一次采集無效 { clk=dout=0。 cs=0。 //打開 AD 片選 for(i=0。i10。i++) //采集 數(shù)據(jù)過程 ,TLC1549 是 10 位轉(zhuǎn)換器 { clk=1。 clk=0。 } cs=1。 delayus(27)。 //延時 27 秒 開始 空取數(shù)據(jù) 啟動 AD，讀取 數(shù)據(jù) 處理數(shù)據(jù) 返回數(shù)據(jù) 結(jié)束 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 } int ADC(void) { Befor_Once_AD()。 //空采集數(shù)據(jù) cs=1。 _nop_()。 cs=0。 //打開 AD 片選 _nop_()。 ADresult=0。 //AD 轉(zhuǎn)換初始結(jié)果設(shè)為 0 for(i=0。i10。i++) { clk=1。 _nop_()。 //一個指令周期 ADresult =ADresult*2。 //數(shù)據(jù)左移一位 _nop_()。 if(dout) //dout=1 時， AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果加 1 { ADresult = ADresult + 1。 } clk=0。 } cs=1。 //關(guān)閉 AD 片選 delayus(27)。 return(ADresult)。 //返回 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果 } LCD1602 顯示程序設(shè)計 LCD1602 顯示程序的子流程圖如圖 43。 開始 液晶初始化 液晶清屏 顯示數(shù)據(jù) 結(jié)束 第四章 程序設(shè)計 24 圖 43 LCD 液晶 顯示流程圖 Figure 43 The flow chart of LCD LCD1602 液晶顯示屏在上電時第一行顯示“ CH4， 1000ppm,off”，其中“ off”表示關(guān)閉報警器報警模式，如果報警器打開會顯示“ on”；第二行顯示“ value： ”，其中 是空氣中煤氣的初始值。在按下切換后第一行顯示“ The alarm value:” ,第二行顯示“ x off”，其中 x 表示報警門限值，“ off”含義和之前的一樣。 液晶顯示的子程序： lcd_write_string(0,0,CH4,1000ppm )。 //上電后第一行的顯示 delay(5)。 //延時 lcd_write_string(0,1,value: )。 //第二行的顯示 delay(5)。 // 如果報警電路打開 在 1602 上顯示 on 否則顯示 off if(button==1) { lcd_write_string( 13,0,on )。 } if(button==0) { lcd_write_string(13,0,off)。 } ad = ADC()。 //AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果 gas_result=(int)((()*ad*))。 // 將轉(zhuǎn)換的數(shù)值放大一百倍 及顯示小數(shù)點后兩位 allocate(gas_result)。 //分配 gas_result 數(shù)據(jù) delay(5)。 lcd_write_string(8,1,dis_gas)。 //顯示 gas_result 數(shù)據(jù) 蜂鳴器報警程序設(shè)計 報警模塊程序設(shè)計，我設(shè)置“啟用”和“關(guān)閉”兩種模式，只有在“啟用”模式下，空氣中有毒氣體的濃度超過設(shè)定門限值時才發(fā)生報警。 此子程序流程圖如圖 44。 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 圖 44 蜂鳴器報警流程圖 Figure 44 The flow chart of the butter alarm 報警子程序： if(button==1) //打開報警器 { lcd_write_string( 13,0,on )。 } if(button==0) //關(guān)閉報警器 { lcd_write_string(13,0,off)。 } ad = ADC()。 gas_result=(int)((()*ad*))。 // 將轉(zhuǎn)換的數(shù)值放大一百倍 及顯示小數(shù)點后兩位 allocate(gas_result)。 delay(5)。 lcd_write_string(8,1,dis_gas)。 // 判斷數(shù)據(jù)是否超限 if(button==1) { if(gas_result(warn_value*100)) //檢測到的氣體濃度電壓值超過門限值 { Bee=0。 //蜂鳴器接通，報警 開始 關(guān)閉報警器 顯示數(shù)據(jù) 設(shè)定門限值 蜂鳴器報警 結(jié)束 是否啟用報警器 YES NO 第四章 程序設(shè)計 26 } if(gas_result=(warn_value*100)) // 檢測到的氣體濃度電壓值低于門限值 { Bee=1。 //蜂鳴器斷開 } } 報警門限值調(diào)節(jié)程序 圖 45 門限值設(shè)定流程圖 Figure 45 The flow chart of threshold value setting 子程序： void warning() { // 把報警值進行加 每次加 10 if(!val_add) { 開始 啟用蜂鳴器 加數(shù)鍵是否按下 門限值加 1 YES NO 減數(shù)鍵是否按下 門限值減一 YES 結(jié)束 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 delayus(10)。 if(!val_add) { while(!val_add)。 { warn_value+=1。 } } } // 對報警值減 10 每次減 10 if(!val_dec) { delayus(10)。 if(!val_dec) { while(!val_dec)。 { warn_value=1。 } } } // 報警開關(guān)按鍵 if(!on_off) { delayus(10)。 if(!on_off) { while(!on_off)。 { button=~button。 } } } } 本章小結(jié) 本章節(jié)對應(yīng)第三章的各模塊功能分別進行單片機 c 語言程序的流程圖設(shè)計和編寫，力求做到所有要求的功能全部實現(xiàn)，甚至添加一些附加功能，使系統(tǒng)設(shè)計更加完美。第五章 硬件連接與調(diào)試 28 第五章 硬件連接與調(diào)試 硬件連接 氣體傳感器和板子的連接 氣體傳感器的 VCC 和 GND 分別和電路板上的正負極相連，氣體傳感器的 AO 引腳和板子TLC1549 的 2 號模擬輸入 引腳連接。如圖 511，其中左上方的氣體傳感器的 LED 燈以及板子上 LED 亮表明連接成功，而且此時 LCD 顯示的 value 值是空氣中有毒氣體濃度的電壓值。“ Off”表明報警器處于“關(guān)閉”模式。 圖 511 硬件連接實物圖 Figure 511 The physical map of hardware Connection 板子的說明 板子的左上方和左下方分別是電源正極和負極的三個排針，可以方便給外部電路供電，本設(shè)計給氣體傳感器供電。 LCD 顯示屏下面分別有四個按鍵。上面一行最左邊的按鍵是切換是否改變報警門限值模式，中間按鍵是門限值加數(shù)鍵，最右邊的是門限值減數(shù)鍵；下面一行唯一的按鍵是切換報警器啟動 /關(guān)閉模式。 系統(tǒng)功能測試 單片機程序的燒寫 本次設(shè)計的煤氣泄露檢測系統(tǒng)是完整的獨立系統(tǒng)，所以單片機的程序下載燒寫都是南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 在系統(tǒng)外部借助單片機學(xué)